JP6600193B2

JP6600193B2 - 射出成形方法及び射出成形装置

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Publication number: JP6600193B2
Application number: JP2015164478A
Authority: JP
Inventors: 健一落合
Original assignee: Envision AESC Japan Ltd
Current assignee: Envision AESC Japan Ltd
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-08-24
Also published as: JP2017042922A

Description

本発明は、射出成形方法及び射出成形装置に関するものである。

射出成形機のノズルチップと金型とを面接触可能な形状に形成し、ノズルチップの外周体の外周に電磁誘導コイルを巻回して配置したものが知られている（特許文献１）。この射出成形機においては、ノズルチップを金型の注入口に押し当て、射出ノズルから溶融樹脂を金型に充填したのち、このままの状態でノズルチップと注入口との温度差を利用して、ノズルチップの放熱を行う。これにより、ノズルチップを金型の注入口から離しても、ノズルチップから溶融樹脂が流出しないこととされている。

特開昭６２−１２４９１９号公報

上記従来技術において、射出ノズル先端を成形型に直接押し当てて成形する場合に、射出ノズルの熱が成形型に奪われる。このため、次のサイクルの成形を行う際に、再度射出ノズルが所定温度にまで昇温するのに時間を要するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、成形サイクル中の温度制御により成形型に奪われた射出ノズルの温度を短時間で回復させ得る射出成形方法及び射出成形装置を提供することである。

本発明は、少なくとも一部が第１温度に設定されて加温されたノズルを、成形型の注入口に当接させ、ノズルから溶融状態の樹脂材料を成形型のキャビティに充填するにあたり、ノズルを注入口に当接させたのち、ノズルの設定温度を第１温度より高い第２温度に一時的に設定し、溶融状態の樹脂材料を成形型のキャビティに充填し、ノズルが第２温度に設定され、加温されている状態で、ノズルの先端の温度が樹脂材料の融点に達する前にノズルを注入口から離すことによって上記課題を解決する。

本発明によれば、ノズルが成形型の注入口に当接させたのちノズルの設定温度を高くするので、次のサイクルのためにノズルを注入口から離した後のノズルの昇温時間が短くなる。

本発明に係る射出成形方法及び射出成形装置の一実施の形態で成形物として例示される単電池を示す斜視図である。図１のII-II線に沿う断面図である。図１のIII-III線に沿う断面図である。本発明に係る射出成形装置の一実施の形態を示す平面図である。本発明に係る射出成形方法の一実施の形態を示す工程図である。本発明に係る射出成形方法の一実施の形態を説明するための断面図である。図６（Ｃ）のVII部の拡大断面図である。本発明に係る射出成形方法及び射出成形装置の一実施の形態の成形型、ノズル、材料注入バルブ、加温器の動作を示すタイムチャート及びノズル温度を示すグラフである。本発明に係る射出成形方法及び射出成形装置の他の実施の形態の成形型、ノズル、材料注入バルブ、加温器の動作を示すタイムチャートである。本発明に係る射出成形方法及び射出成形装置のさらに他の実施の形態の成形型、ノズル、材料注入バルブ、加温器の動作を示すタイムチャートである。

図１は、本発明に係る射出成形方法及び射出成形装置の一実施の形態において、成形物（ワーク）として例示する扁平型単電池を示す斜視図、図２は、図１のII-II線に沿う断面図、図３は、図１のIII-III線に沿う断面図、図４は、本発明に係る射出成形装置の一実施の形態を成形型の上型を除いて示した平面図、図７は、図６（Ｃ）のVII部の拡大断面図である。最初に成形物である扁平型単電池２の構造を説明したのち、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置について説明する。

《単電池２の一例》
本実施形態において成形物として例示する単電池２は、図１に示すように、薄型扁平状の電池本体２２と、スペーサ２３と、弾性樹脂部２１とを有する。電池本体２２は、図２に示すように、可撓性を有する一対のラミネートフィルム製外装部材２２１，２２１と発電要素２２２とを有し、外装部材２２１，２２１の内部に発電要素２２２が収容されている。そして、収容部分の外周部分２２３において、一対の外装部材２２１が封止されている。図１では外装部材２２１の一方のみを示し、発電要素２２２は図２に示す。外装部材２２１を構成するラミネートフィルムは、図２の引き出し断面図Ａに示すように、例えば三層構造とされ、単電池２の内側から外側に向かって順に、内側樹脂層２２１ａ、中間金属層２２１ｂ及び外側樹脂層２２１ｃとすることができる。

一対の外装部材２２１，２２１のそれぞれは、発電要素２２２が収容できるように矩形状平板を浅い椀型（皿型）に成形した形状とされ、内部に発電要素２２２と電解液を入れたのち、それぞれの外周部２２３を重ね合わせ、当該外周部２２３の全周が熱融着や接着剤により接合される。

本実施形態の単電池２は、リチウムイオン二次電池であり、図２に示すように、正極板２２２ａと負極板２２２ｂとの間にセパレータ２２２ｃを積層して構成された発電要素２２２を有する。本実施形態の発電要素２２２は、３枚の正極板２２２ａと、５枚のセパレータ２２２ｃと、３枚の負極板２２２ｂと、特に図示しない電解質と、から構成されている。なお、本発明に係る単電池２は、リチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、ニッケル−カドミウム電池等のアルカリ蓄電池や鉛蓄電池等の他の電池であってもよい。

発電要素２２２を構成する正極板２２２ａは、正極端子２２４まで伸びている正極側集電体２２２ｄと、正極側集電体２２２ｄの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層２２２ｅ，２２２ｆとを有する。発電要素２２２は、セパレータ２２２ｃを介して正極板２２２ａと負極板２２２ｂとが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板２２２ａは、正極側集電体２２２ｄを介して、金属箔製の正極端子２２４にそれぞれ接続される。また、３枚の負極板２２２ｂは、負極側集電体２２２ｇを介して、同様に金属箔製の負極端子２２５にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、正極板２２２ａと正極側集電体２２２ｄとが一枚の導電体で形成されているが、正極板２２２ａと正極側集電体２２２ｄとを別の部材で構成し、これらを接合してもよい。

図２に示すように、発電要素２２２の正極板２２２ａ及び負極板２２２ｂのそれぞれから外装部材２２１の外部へ、正極端子２２４と負極端子２２５とが導出されている。本実施形態の単電池２では、外装部材２２１の一辺（図１の手前の短辺）の外周部２２３から正極端子２２４と負極端子２２５とが並んで導出されている。正極端子２２４及び負極端子２２５は、正極タブ２２４及び負極タブ２２５とも称される。

本実施形態の単電池２は、外装部材２２１の一つの辺の外周部から正極端子２２４と負極端子２２５とが並んで導出されているものである。そのため、図２には発電要素２２２の正極板２２２ａから正極端子２２４に至る断面図を図示し、発電要素２２２の負極板２２２ｂから負極端子２２５に至る断面を省略する。ただし、負極板２２２ｂ及び負極端子２２５も、図２の断面図に示す正極板２２２ａ及び正極端子２２４と同様の構造とされている。なお、発電要素２２２の端部から正極端子２２４及び負極端子２２５に至る間の正極板２２２ａ（正極側集電体２２２ｄ）及び負極板２２２ｂ（負極側集電体２２２ｇ）は、平面視において互いに接触することがないように半分以下に切り欠かれている。

単電池２の電池本体２２は平面視において長方形とされているので、一対の外装部材２２１を接合して内部を封止する外周部２２３を、図１に示すように外周部２２３ａ〜２２３ｄと称する。なお、電池本体２２の外形形状は長方形にのみ限定されず、正方形や他の多角形に形成することも可能である。また、正極端子２２４と負極端子２２５の導出位置は、本実施形態のように一つの外周部２２３ａから導出させること以外にも、対向する外周部２２３ａと２２３ｂや２２３ｃと２２３ｄのそれぞれから導出させてもよい。また、長辺の外周部２２３ｃ，２２３ｄから導出させてもよい。

以上のように構成された単電池２は、単体で使用に供することもできるが、他の一または複数の単電池２と直列及び／又は並列に接続して組み合わせ、所望の出力及び容量の二次電池（以下、電池モジュールともいう）として使用に供することもできる。さらに、こうした電池モジュールを複数接続して組み合わせ（以下、組電池ともいう）、この組電池を電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載して、走行駆動用電源として用いることもできる。

複数の単電池２を接続して電池モジュールを構成する場合には、複数の電池本体２２の主面同士を積み重ね、これらを電池ケース（不図示）内に収容することが行われる。この場合に、電池本体２２の外周部２２３ａから導出された正極端子２２４及び負極端子２２５と、この電池本体２２に積層された電池本体２２の外周部２２３ａから導出された正極端子２２４及び負極端子２２５との絶縁性を確保するとともに、これら正極端子２２４及び負極端子２２５を直列及び／又は並列に接続するためのバスバを配置したり、電圧検出用センサのコネクタを配置したりするために、絶縁性材料から構成されたスペーサ２３が用いられる。

本実施形態のスペーサ２３は、電池本体２２同士を積層した際に、当該電池本体２２の互いの外周部２２３ａ，２２３ａの間に配置され、電池本体２２を、電池モジュールのケースや自動車の車体など、所定の設置位置に対して固定するための固定用貫通孔２３１を有する。スペーサ２３は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの剛性を有する絶縁性樹脂材料から構成され、電池本体２２の外周部２２３ａの長さ以上の長さを有する長尺状に形成されている。そして、その両端のそれぞれに鞘状の通孔からなる固定用貫通孔２３１が形成されている。なお、スペーサ２３の長さは装着される外周部２２３ａ以上の長さとすることが望ましい。

また、上述したＰＢＴやＰＰ製のスペーサ２３の機械的強度（折り曲げ強度又は座屈強度などの剛性）は、電池本体２２に収容された発電要素２２２を構成する電極板（上述した正極板２２２ａ及び負極板２２２ｂ）の機械的強度より大きくすることが望ましい。車載された単電池２等に対しスペーサ２３に著しく過大な外力が作用すると、スペーサ２３と発電要素２２２とが接触して両者ともに潰れようとする際に、スペーサ２３の方をより潰れ難くすることで単電池２の保持安定性を確保するためである。

本実施形態の単電池２では、図３に示すように、電池本体２２の外周部２２３においてスペーサ２３が取り付けられていない辺２２３ｃ、２２３ｄ（長辺側の外周部）および当該辺２２３ｃ、２２３ｄの端部に位置する角部を覆うように弾性樹脂部２１が設けられている。この弾性樹脂部２１は、樹脂材料のインサート成形により形成される。弾性樹脂部２１を構成する材料としては、加硫ゴム、熱硬化性樹脂エラストマ、熱可塑性樹脂エラストマ、ポリアミド系樹脂（ホットメルトグレード）などの弾性樹脂材料を例示することができる。なお、外周部２２３の全周に弾性樹脂部２１を形成してもよい。

弾性樹脂部２１の端部は、図１に示すように、電池本体２２の外周部２２３ａにおいてスペーサ２３が固定される位置に対応する位置に設けられている。そして、スペーサ２３の固定用貫通孔２３１に印加された車両振動のような外力が、スペーサ２３から電池本体２２の外周部２２３ａに伝達する際に、弾性樹脂部２１自体に緩衝力を発生させ、これにより電池本体２２に伝達する外力を軽減することができる。

《射出成形方法及び射出成形装置の一例》
次に、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置１について説明するが、これらは、上述した単電池２の外周の一部に弾性樹脂部２１を設けるための装置であり、図４に示すように、成形型３と充填装置４とを備え、制御系装置としては、図７に示すように、制御器６と位置検出器４２５と温度検出器４２６と温度制御器４２７とを備える。

弾性樹脂部２１を形成するための成形型３は、下型３１と、当該下型３１に対応する上型３２とを有する。下型３１及び上型３２は、熱伝導性に優れる材料から構成され、このような材料としては金属材料等を例示することができる。

本実施形態の成形型３の下型３１は、図４に示すように、平面視において略矩形状であり、当該下型３１の略中央には、単電池２の三次元形状に対応する凹部３１０が形成されている。下型３１の、スペーサ２３の固定用貫通孔２３１に対応する位置には、ロケートピン３１２が設けられ、単電池２が凹部３１０にセットされる際は、当該ロケートピン３１２がスペーサ２３の固定用貫通孔２３１に挿入される。これにより、下型３１における単電池２の凡その位置が規制される。

また下型３１には、成形時において単電池２の位置を厳密に規制するための押圧シリンダ３１１が設けられている。この押圧シリンダ３１１は、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ又はモータによる駆動機構を有し、当該機構によってロッド部３１１ａが移動して単電池２を押圧する。これにより単電池２が所定位置に規制される。本実施形態の押圧シリンダ３１１は、図４に示すように、ロケートピン３１２と対応する位置に合計４つ配置されているが、押圧シリンダ３１１の数及び配置は特にこれに限定されない。

また、下型３１の凹部３１０の長辺部３１０ａ（電池本体２２の外周部分２２３ｃ、２２３ｄに対応する部分）には、弾性樹脂部２１を形成するキャビティＣを構成するための溝部３１３がそれぞれ設けられている。そして、溝部３１３の中央部には、断面半円状の窪部３１４がそれぞれ形成され、当該窪部３１４は下型３１の外側に向かって拡径する。

本実施形態の成形型３の上型３２は、上述した下型３１と対応する形状を有し、図７に示すように、当該上型３２にも、下型３１の溝部３１３に対応する溝部３２１と、下型３１の窪部３１４に対応する窪部３２２が形成されている。そして、上型３２と下型３１とを型締めすると、図７に示すように、溝部３１３、３２１によって構成されるキャビティＣに、溶融樹脂５を注入するための注入口Ｓ（スプール）が、窪部３１４、３２２によって構成されることになる。窪部３１４、３２２によって構成される注入口Ｓは、成形型３の外側から内側に向かうに従って先細りとなるテーパ形状とされ、当該先細り形状は後述する充填装置４のノズル４２２の形状と対応する。

本実施形態の充填装置４は、成形型３のキャビティＣに溶融樹脂５を注入するための装置であり、図４に示すように、樹脂材料供給部４１と注入部４２とを有する。樹脂材料供給部４１は、加熱器４１１を有し、当該加熱器４１１によって樹脂材料を融点以上の温度に加熱（例えば、１６０℃〜２３０℃）する。また、樹脂材料供給部４１は、ギヤポンプ４１２を有し、加熱器４１１による加熱によって融解した溶融樹脂５を、所定条件（例えば、ポンプ回転数１０ｒｐｍ〜９０ｒｐｍ、押出圧力２．０ＭＰａ〜６．５ＭＰａ）で押し出す機能を有する。樹脂材料供給部４１から押し出された溶融樹脂５は、ヒートホース４３を介して注入部４２に供給される。

注入部４２は、本体部４２１と当該４２１に設けられたノズル４２２とを有し、図７に示す駆動部４２４によって、ノズル４２２が注入口Ｓに当接する位置と離反する位置との間を往復移動する。本体部４２１及びノズル４２２の移動位置は、位置検出器４２５によって検出され、制御器６はこの位置を所定時間間隔で読み込む。図７に示すように、ノズル４２２内には、溶融樹脂５が通過する流路４２０が形成されている。またノズル４２２は、円錐状の先端部４２２ａと、直筒状の後端部４２２ｂとから構成され、先端部４２２ａの最大外径は後端部４２２ｂの外形と等しくされている。この先端部４２２ａは、先端、すなわちキャビティＣに対向する側に向かうに従って先細りとなるテーパ形状とされ、ノズル４２２の先端部４２２ａのテーパ形状と、成形型３の窪部３１４、３２２によって構成される注入口Ｓのテーパ形状とは、互いに対応する形状とされている。樹脂材料供給部４１から供給される溶融樹脂５は、ノズル４２２内の流路４２０に案内されたのち、先端部４２２ａからキャビティＣに向かって押し出される。

本実施形態の充填装置４のノズル４２２の後端部４２２ｂには、加温器４２３が設けられ、温度制御器４２７により加温器４２３を制御することによって、ノズル４２２の流路４２０を通過する溶融樹脂５を一定温度以上に加温することが可能とされている。このような加温器４２３としては、コイルヒータや赤外線ヒータ等を例示することができる。本実施形態では、加温器４２３が設けられるノズル４２２の位置は特に限定されないが、成形品の製造サイクルの短縮化の観点から、本実施形態のようにノズル４２２の後端部４２２ｂのみに加温器４２３が設けられることがより好ましい。

また、ノズル４２２の先端部４２２ａ又は後端部４２２ｂには、温度検出器４２６が取り付けられ、当該温度検出器４２６によって当該先端部４２２ａ又は後端部４２２ｂの温度が測定され、制御器６は、この測定されたノズルの温度を所定時間間隔で読み込む。

制御器６（制御器６と温度制御器４２７が一つの制御器を構成してもよい。）は、ノズル４２２の位置に応じて、温度制御器４２７を介して加温器４２３によるノズル４２２の加温温度を制御する。具体的には、一の成形サイクルにおいて、ノズル４２２を成形型３の注入口Ｓに押し当てる前は、ノズル４２２の実際の温度が樹脂材料の融点より高い温度になるように、設定温度を第１温度とする。これに対し、ノズル４２２を成形型３の注入口Ｓに押し当てたのちは、設定温度を一時的に第１温度より高い第２温度とする。

より具体的には、ノズル４２２が注入口Ｓに当接したら、それまでの設定温度である第１温度を第２温度に変更し、ノズル４２２が注入口Ｓから離れるまで設定温度を第２温度に維持し、ノズル４２２が注入口Ｓから離れたら設定温度を第１温度に戻す。図８は、本実施形態の成形型３、ノズル４２２、材料注入バルブ（図示を省略するが本体部４２１又は樹脂材料供給部４１に設けられている）、加温器４２３の動作を示すタイムチャート及び温度検出器４２６にて検出されたノズル４２２の実際の温度を示すグラフである。図８に示す例において、一の成形サイクル（第Ｎサイクル）は、ワークの投入完了ｔ０から次の第（Ｎ＋１）サイクルのワーク投入完了ｔ５までの間である。そしてこの例においては、ワークの投入完了ｔ０から、ノズル４２２が前進して注入口Ｓに当接した時間ｔ１までの間の設定温度は第１温度とし、ノズル４２２が前進して注入口Ｓに当接した時間ｔ１において、設定温度を第２温度に変更する。そして、ノズル４２２が後退して注入口Ｓから離反してから（時間ｔ２）、さらにワークの取出完了ｔ３を経過するまで、設定温度を第２温度に維持し、次の第（Ｎ＋１）サイクルが始まる前の時間ｔ４において設定温度を第１温度に戻す。

加温器４２３の設定温度の制御は図８に示す例に限定されず、これに代えて、ノズル４２２が注入口Ｓに当接して（時間ｔ１）から離れるまで（時間ｔ２）の間のうちの前半は、設定温度を第１温度とし、後半において設定温度を第２温度にしてもよい。図９は、図８の上部の図と同じく、成形型３、ノズル４２２、材料注入バルブ、加温器４２３の動作を示すタイムチャートである。図９に示す例においても、一の成形サイクル（第Ｎサイクル）は、ワークの投入完了ｔ０から次の第（Ｎ＋１）サイクルのワーク投入完了ｔ５までの間である。そしてこの例においては、ワークの投入完了ｔ０から、ノズル４２２が前進して注入口Ｓに当接した時間ｔ１を過ぎ、材料注入バルブが閉塞して成形型３の冷却が始まろうとする時間ｔ６までの間の設定温度は第１温度とし、この前半の時間が終了する時間ｔ６において、設定温度を第２温度に変更する。そして、ノズル４２２が後退してノズルＳから離反してから（時間ｔ２）、さらにワークの取出完了ｔ３を経過するまで、設定温度を第２温度に維持し、次の第（Ｎ＋１）サイクルが始まる前の時間ｔ４において設定温度を第１温度に戻す。

図８及び図９に示す設定温度たる第２温度は一定温度であるが、本発明の第２温度は一定温度には限定されず、第１温度より高い温度であれば、第２温度のプロファイルは曲線であってもよい。図１０は、図８の上部の図と同じく、成形型３、ノズル４２２、材料注入バルブ、加温器４２３の動作を示すタイムチャートである。図１０に示す例においても、一の成形サイクル（第Ｎサイクル）は、ワークの投入完了ｔ０から次の第（Ｎ＋１）サイクルのワーク投入完了ｔ５までの間である。そしてこの例においては、図８に示す例と同様に、ワークの投入完了ｔ０から、ノズル４２２が前進して注入口Ｓに当接した時間ｔ１までの間の設定温度は第１温度とし、ノズル４２２が前進して注入口Ｓに当接した時間ｔ１において、設定温度を第２温度に変更する。そして、ノズル４２２が後退してノズルＳから離反してから（時間ｔ２）、さらにワークの取出完了ｔ３を経過するまで、設定温度を第２温度に維持し、次の第（Ｎ＋１）サイクルが始まる前の時間ｔ４において設定温度を第１温度に戻す。ただし、時間ｔ１〜ｔ４に至る間の第２温度は一定温度ではなく、二次関数の如く曲線的に増加したのち曲線的に減少するプロファイルとされている。

このように、ノズル４２２が注入口Ｓに当接してから一時的に設定される第２温度は、図８及び図９に示すように一定値であってもよいし、図１０に示すように一定値でなくてもよい。要するに第２温度は、それまで設定されている第１温度より高い温度であればよく、その具体的温度、上昇率及び下効率、上昇時間及び下降時間などは、射出成形装置１の周囲の雰囲気温度、季節、地域等を考慮して適宜の値を選択すればよい。

次に、本実施形態における射出成形方法の作用及び射出成形装置１の動作について説明する。図５は、本実施形態における射出成形方法を示す工程図、図６（Ａ）〜図６（Ｆ）は、射出成形装置１の動作を説明するための断面図である。本実施形態の射出成形方法は、図５に示すように、型締め工程Ｓ１、充填工程Ｓ２、待機工程Ｓ３及び離型工程Ｓ４を有する。

型締め工程Ｓ１においては、図６（Ａ）に示すように、上型３２と下型３１を開いた状態で、成形型３の下型３１の凹部３１０に単電池２をセットする。そして、上型３２を下型に３１に向かって接近させて行き、所定押圧力で押圧することにより型締めを行う。この際、成形型３は、キャビティＣに充填する溶融樹脂５の融点よりも低い温度となっている。また、制御器６は温度制御器４２７に設定温度として第１温度を出力し、温度制御器４２７は、ノズル４２２の温度が、入力された第１温度に応じた温度になるように加温器４２３を制御する。型締めが完了したことは制御器６に出力される。

続く充填工程Ｓ２においては、図６（Ｂ）に示すように、制御器６が駆動部４２４に動作指令信号を出力し、注入部４２を成形型３に向かって前進させる。そして、成形型３の下型３１の窪部３１４と、上型３２の窪部３２２とから構成される注入口Ｓに、充填装置４のノズル４２２の先端部４２２ａを挿入して押し当てる。このとき、図７に示すように、ノズル４２２の先端部４２２ａに形成されたテーパ形状は、注入口Ｓのテーパ形状に密着すると共に、当該ノズル４２２の先端部４２２ａはキャビティＣの当該ノズル４２２側端部に直接対向した状態となる。また、位置検出器４２５は、ノズル４２２が注入口Ｓに当接したことを検出し、これを制御器６に出力する。この検出信号を受けた制御器６は、温度制御器４２７に対して設定温度として第１温度よりも高い温度の第２温度を出力する。温度制御器４２７は、ノズル４２２の温度が入力された第２温度に応じた温度になるように加温器４２３を制御する。このタイミングは、図８において時間ｔ１に相当する。

充填工程Ｓ２においては、図６（Ｃ）に示すように、下型３１の溝部３１３と上型３２の溝部３２１とから構成されるキャビティＣに、ノズル４２２の先端から溶融樹脂を注入する。溶融樹脂の注入は、樹脂材料供給部４１又は注入部４２に設けられた材料注入バルブを開くことで行われ、ギヤポンプ４１２による圧力は、バルブの開放当初は射出圧として作用し、これに続いて保圧として作用する。所定時間だけ射出及び保圧を行うと材料注入バルブを閉じ、溶融材料の注入を終了する。充填工程Ｓ２の直前において、ノズル４２２が注入口Ｓに当接してから溶融材料の注入を開始すると、図８の最下図に示すように、加温器４２３により第２温度に応じた温度に加温されているにも拘らず、成形型３に熱を奪われ、ノズル４２２の実際の温度が急降下する。なお、図８の最下図において、実線は、本実施形態のように設定温度を第２温度に一時的に変更する実施例のノズル４２２の温度を示し、点線は、設定温度を第１温度に維持した比較例のノズル４２２の温度を示す。

続く待機工程Ｓ３においては、図６（Ｄ）に示すように、ノズル４２２の先端を注入口Ｓに押し当てたままの状態で待機し、成形型３の温度によって溶融樹脂５を冷却して固化させることにより、単電池２の弾性樹脂部２１を形成する。この際、ノズル４２２の先端部４２２ａは成形型３の注入口Ｓに当接したままとなっているが、ノズル４２２は、加温器４２３によって通常の第１温度より高い第２温度に応じた温度で加温されている。したがって、図８の最下図に示すように、ノズル４２２の温度は急降下するものの、再び上昇し始め、その上昇率は、点線で示す比較例に比べて大きくなる。すなわち、実線で示す実施例は、点線で示す比較例に比べて、短時間で第１温度に応じた温度まで回復する。ここで、温度検出器４２６によりノズル４２２の実際の温度が検出されているが、制御器６は、所定時間間隔で温度検出器４２６によるノズル４２２の温度を読み込み、その温度が弾性樹脂部２１を構成する樹脂材料の融点に近づくと（融点を超えない）、注入部４２を成形型３から引き離す旨の指令信号を駆動部４２４へ出力する。これにより、図６（Ｅ）に示すように、注入部４２は成形型３から後退して原位置に戻る。

続く離型工程Ｓ４においては、図６（Ｆ）に示すように、成形型３の上型３２と下型３１を型開きし、単電池２を離型することにより、弾性樹脂部２１が形成された単電池２を得る。制御器６は、単電池２の離型を完了したことを受け、温度制御器４２７に対して、設定温度をそれまでの第２温度から第１温度に変更する旨の指令信号を出力する。これにより、温度制御器４２７は、加温器４２３に対し、ノズル４２２の温度が第１温度に応じた温度になるように制御する。

以上のとおり、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置によれば、ノズル４２２を成形型３の注入口Ｓに当接させたのちノズル４２２の加温器４２３による設定温度をそれまでの第１温度から第２温度に高くする。このため、当接当初のノズル４２２の温度は急降下するものの、その後の温度上昇率が大きくなる。その結果、次のサイクルに必要とされる第１温度に達するまでの時間を短縮することができる。

また、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置によれば、位置検出器４２５によってノズル４２２が注入口Ｓに当接したことを検出するので、加温器４２３の設定温度の変更タイミングを正確に実行することができ、温度の過降下を抑制することができる。

また、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置によれば、少なくともノズル４２２を注入口Ｓに当接させてから離すまでの間ｔ１〜ｔ２は、ノズル４２２の加温器４２３による設定温度を第２温度に設定するので、次のサイクルに必要とされる第１温度に達するまでの時間をより一層確実に短縮することができる。

また、他の実施形態の射出成形方法及び射出成形装置によれば、少なくともノズル４２２を注入口Ｓに当接させてから離すまでの間のうちの後半において、ノズル４２２の加温器４２３による設定温度を第２温度に設定するので、必要最小の消費エネルギで、次のサイクルに必要とされる第１温度に達するまでの時間を短縮することができる。

また、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置によれば、溶融樹脂５を成形型３のキャビティＣに充填したのち、温度検出器４２６にて検出されるノズル４２２の温度が樹脂材料の融点以下の状態で、ノズル４２２を注入口Ｓから離す。このため、ノズル４２２の先端にある樹脂が固化したままの状態となっているから、成形型３に充填した溶融樹脂をノズル４２２の先端の固化した樹脂で封じ込めておくことができる。

また、本実施形態の射出成形方法及び射出成形装置によれば、ノズル４２２の先端部４２２ａをキャビティＣの端部に直接対向させるので（いわゆるランナレス射出成形）、成形型にランナ部及びゲート部を設けることを省略することができる。その結果、射出成形型の使用に用いる樹脂材料の歩留まりの向上を図ることができる。

１…射出成形装置
２…単電池
２１…弾性樹脂部
２２…電池本体
２２１…外装部材
２２２…発電要素
２２３…外周部分
２３…スペーサ
２３１…固定用貫通孔
３…成形型
３１…下型
３１０…凹部
３１１…押圧シリンダ
３１２…ロケートピン
３１３…溝部
３１４…窪部
３２…上型
３２１…溝部
３２２…窪部
Ｃ…キャビティ
Ｓ…注入口
４…充填装置
４１…樹脂材料供給部
４１１…加熱器
４１２…ギヤポンプ
４２…注入部
４２１…本体部
４２２…ノズル
４２２ａ…先端部
４２２ｂ…後端部
４２３…加温器
４２４…駆動部
４２５…位置検出器
４２６…温度検出器
４２７…温度制御器
４３…ヒートホース
５…溶融樹脂
６…制御器
Ｓ１…型締め工程
Ｓ２…充填工程
Ｓ３…待機工程
Ｓ４…離型工程

Claims

少なくとも一部が第１温度に設定されて加温されたノズルを、成形型の注入口に押し当て、前記ノズルから溶融状態の樹脂材料を前記成形型のキャビティに充填する射出成形方法において、
前記ノズルを前記注入口に当接させたのち、前記ノズルの設定温度を前記第１温度より高い第２温度に一時的に設定し、
前記溶融状態の樹脂材料を前記成形型のキャビティに充填し、
前記ノズルが前記第２温度に設定され、加温されている状態で、前記ノズルの先端の温度が前記樹脂材料の融点に達する前に前記ノズルを前記注入口から離す射出成形方法。
一の成形サイクルにおいて、少なくとも前記ノズルを前記注入口に当接させてから離すまでの間及び前記ノズルを前記注入口から離して成形物の取り出しを完了するまでの間は、前記ノズルの設定温度を前記第２温度に維持し、次の成形サイクルが始まる前に前記ノズルの設定温度を前記第１温度に戻す、請求項１に記載の射出成形方法。
少なくとも前記ノズルを前記注入口に当接させてから離すまでの間のうちの後半において、前記ノズルの設定温度を前記第２温度に設定する請求項１に記載の射出成形方法。
前記成形型を型締めする前に、外装部材の内部に収容された発電要素を有する単電池を前記成形型にセットし、
前記単電池の外周の少なくとも一部を包囲する形状に対応する形状とされた前記キャビティに、前記溶融状態の樹脂材料を充填する請求項１〜３の何れか一項に記載の射出成形方法。
内部にキャビティが形成され、注入口を有する成形型と、
前記注入口に対して当接位置と離反位置とに移動するノズルと、
前記ノズルの少なくとも一部を加温する加温器と、
前記加温器の設定温度を制御する制御器と、
前記ノズルの温度を検出する温度検出器と、
前記ノズルを当接位置と離反位置とに移動させる駆動部と、を備え、
前記制御器は、
前記ノズルが前記当接位置に達する前は、前記ノズルの設定温度を第１温度に設定し、
前記ノズルが前記当接位置に達した後に、前記ノズルの設定温度を前記第１温度より高い第２温度に一時的に設定し、
前記駆動部は、溶融状態の樹脂材料を前記成形型のキャビティに充填したのち、前記温度検出器により検出される前記ノズルの先端の温度が前記樹脂材料の融点に達する前に、前記ノズルを前記当接位置から前記離反位置に移動させる、射出成形装置。